砂卵石地層盾構隧道施工安全控制與高效掘進技術
砂卵石地層具散粒性、強透水性、高磨耗性等顯著特征，國內外均缺乏在該地層下建設盾構隧道的經驗。鑒于該地層盾構施工出現盾構掘進失控、隧道結構失穩、機具磨損失效的風險極高，誘發重大安全事故的概率極大，曾一度被視為盾構施工的“禁區”，且盾構掘進月進度難達軟土地層的三分之一，掘進效率極其低下。然而，砂卵石地層在我國廣泛分布，采用盾構法建設隧道工程的需求巨大。為此，團隊歷經10余年技術研發，解決了砂卵石地層中盾構隧道施工的安全控制和高效掘進這一重大技術難題，取得了以下主要發明成果：
【發明點一】發明了泥水平衡盾構和土壓平衡盾構的掘進模擬系統
研究揭示了泥水壓/土壓對砂卵石地層的平衡作用機理，發明成功盾構掘進模擬系統。通過掘進模擬判明泥膜動態形成狀況、地層變形特性，確定泥漿配比、超挖容許值、泥水和土壓平衡保壓值等現場施工掘進關鍵參數，獲發明專利4項。實現了超挖可控、保壓可調、平衡模式可選，解決了開挖面失穩、地表坍陷、螺旋機噴涌、地層劈裂等盾構掘進失控難題，保障了盾構掘進安全。
【發明點二】發明了施工期管片結構的內力分析方法與承壓止水檢驗技術
探明了管片拼裝、同步注漿、漿液凝固、后期穩定四階段荷載特征，建立了施工期分階段的內力分析模型和方法，開發了各階段施工荷載與水壓聯合作用下原型結構承壓與止水能力的檢驗技術，獲發明專利4項。從而實現了現場管片拼裝、頂推、注漿等關鍵工序和參數的精確選擇與控制，解決了結構止水失效、管片錯臺開裂及隧道結構失穩垮塌難題，保障了施工期隧道結構安全。
【發明點三】發明了刀盤刀具優化配置與耐磨保護及刀具快速更換技術
研究揭示了的砂卵石的細觀流動變形和地下水稟賦特性，建立了刀盤刀具優化配置方法，研發了新型和耐磨刀具、地層減摩改良以及小空間常壓換刀技術，獲發明專利2項。解決了螺旋機損壞、管路破裂、刀具偏磨、刀盤解體破壞等機具磨損失效難題，保障了盾構的高效和長距離掘進施工。
獲發明專利10項、實用新型專利10項，出版論著2部、發表論文100余篇（SCI/EI收錄50余篇），培養博/碩士研究生30余名。相關成果獲省部級科學技術一等獎3項。突破了在砂卵石地層大規模建設盾構隧道的技術瓶頸，成果在成都等近20座城市地鐵，以及高速鐵路、城際鐵路、電力、輸水等盾構隧道建設中得到廣泛應用，取得重大經濟效益。成都地鐵前期4條線路應用了本項目整體技術，施工安全可靠，平均月進度突破300米。南京地鐵10號線越長江隧道應用本項目整體技術，實現了極端困難條件下的安全施工,創造了同類地質條件下月進度636m的施工紀錄。
泥水平衡盾構掘進模擬系統
土壓平衡盾構掘進模擬系統
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